Evaluación de la evolución de cargas contaminantes aportadas por vertimientos de aguas residuales en un humedal natural, mediante la implementación de un modelo computacional hidráulico y de calidad de agua.

The present study simulated the current state and the associated behavior of a natural wetland versus a organic load discharge linked to a treated wastewater plant effluent, through the implementation of a hydraulic and water quality model with the use of IBER 2D software. Secondary information was used in the La Florida Wetland Sector 2 with jurisdiction of the municipalities of Cota and Funza and primary information resulting from visits and complementary laboratory tests, in order to analyze the capacity of self-cleaning and response of the natural wetland against the disturbance that represents the discharge of wastewater. For the assembly of the hydraulic model, closed boundary conditions were defined for most of the domain and open contours, corresponding to the points of the inflow and outflow of the system, the first associated with the recharge of water through existing sewers and the second, at the outlet of the screw elevating station of the La Isla reservoir. The water production in the basin was calculated for an average year period and in the study domain an unstructured mesh was implemented, considered as the appropriate condition for the irregular geometry of the La Florida wetland in Sector 2. For the boundary and initial conditions, three scenarios was defined as: scenario 1, corresponding to the initial condition of the wetland with the exclusive contribution of runoff water; Scenario 2, taking the initial condition of the wetland plus the inflow of water from the Bogotá River through the opening of the gate in the Chicú channel, that is, considering the operation of the La Ramada Flood Control and Environmental Management Hydraulic System (SHMACI ); and scenario 3, which is based on scenario 2 plus the simulation of a domestic wastewater discharge. Subsequently, the assembly of the quality model for the simulation of the Carbonaseus Biochemical Oxygen Demand (CBOD), Dissolved Oxygen (DO), Amoniacal Nitrogen (N-NH3) and in the form of Nitrates (N-NO3); adopting, in the first instance, kinetic constants proposed in the literature, which then took as a verification point the water quality results of a sample at the outlet of the wetland, were adjusted with trial and error until a better approximation to the results was obtained of existing quality samples taken from the wetland. The results of the study allow to account for the benefits and limitations of the IBER 2D software as a tool for hydraulic modeling and evaluation of the spatio - temporal evolution of pollutants in natural wetlands, as well as the possibility to admit discharges of treated effluents secondary and tertiary in a natural wetland.

De acuerdo con la literatura, en los sistemas naturales de humedal se destaca su contribución en la reducción de la contaminación del agua, sin embargo, en los programas desarrollados por las Autoridades Ambientales en Cundinamarca, en especial aquellos relacionados con los planes de manejo adoptados para estos ecosistemas lenticos, bajo ninguna circunstancia se admiten descargas de residuos líquidos tratados sobre su espejo de agua; esto sin que medie evidencia verídica y suficiente que demuestre hasta qué punto y bajo qué condiciones, dicho servicio ecosistémico puede ser aprovechado sosteniblemente en los humedales existentes. En el marco de la situación expuesta, el presente estudio simuló el estado actual y el comportamiento asociado de un humedal natural frente a una descarga con carga orgánica ligada a un vertimiento tratado, mediante la implementación de un modelo hidráulico y de calidad de agua con el uso del software IBER 2D. Se empleó información secundaria existente en el Humedal La Florida Sector 2 con jurisdicción de los municipios de Cota y Funza e información primaria resultado de visitas y pruebas de laboratorio complementarias, para de esta forma analizar la capacidad de autodepuración y respuesta del humedal natural frente a la perturbación que representa el vertimiento de aguas residuales. Para el montaje del modelo hidráulico se definió condiciones de frontera cerrados para la mayor parte del dominio y contornos abiertos, correspondientes a los puntos de entrada y salida del caudal, los primeros asociados a la recarga de agua a través de las alcantarillas existentes y el segundo, a la salida hacia la estación elevadora de tornillo del embalse La Isla. Se calculó para un año medio la producción de agua en la cuenca y en el dominio de estudio se implementó una malla no estructurada, considerada como la condición apropiada para la irregularidad de la geometría del humedal La Florida en el Sector 2. Se plantearon para las condiciones de contorno e iniciales, tres escenarios definidos como: escenario 1, correspondiente a la condición inicial del humedal con el aporte exclusivo de agua de escorrentía; el escenario 2, tomando la condición inicial del humedal más el ingreso de agua procedente del Río Bogotá mediante la apertura de la compuerta en el canal Chicú, es decir, considerando la operación del Sistema Hidráulico de Manejo Ambiental y Control de Inundaciones La Ramada (SHMACI); y el escenario 3, el cual toma como base el escenario 2 más la simulación de una descarga de agua residual doméstica. Posteriormente, se realizó el montaje del modelo de calidad para la simulación de los parámetros Demanda Bioquímica de Oxígeno Carbonosa (DBOC total), Oxígeno Disuelto (OD), Nitrógeno Amoniacal (N-NH3) y en forma de Nitratos (N-NO3); adoptando en primera instancia constantes cinéticas propuestas en la literatura, que en seguida tomando como punto de verificación los resultados de calidad de agua de una muestra a la salida del humedal, fueron ajustados con pruebas de ensayo y error hasta obtener una mejor aproximación a los resultados de las muestras de calidad existentes y tomadas en el humedal. Los resultados del estudio permiten dar cuenta de las bondades y limitaciones del software IBER 2D como herramienta para la modelación hidráulica y evaluación de la evolución espacio - temporal de contaminantes en humedales naturales, así como, de la posibilidad para admitir descargas de efluentes tratados con tratamientos secundarios y terciarios en un humedal natural.

Maestría

Magíster en Ingeniería Civil con Énfasis en Recursos Hidráulicos y Medio Ambiente